砂卵石地层超深地下连续墙施工关键技术

2021-01-08李师年陈金元

工程技术研究 2020年22期

李师年，陈金元

（中交第二航务工程局有限公司，湖北武汉 430040）

随着我国城市轨道交通的快速发展，地下连续墙因墙体刚度大、止水性能好等优点而被广泛应用于防渗墙、挡土墙等各种基础结构物基坑支护[1]。普通的地下连续墙施工工艺相对成熟，但是如何在富水、厚砂层条件下做好超深地下连续墙施工，仍是一个值得关注的问题。文章以襄阳市东西轴线道路工程鱼梁洲西汊干坞地下连续墙施工为例，参考类似地区施工经验，从导墙施工、钢筋笼制作、泥浆制作、成槽放样、成槽、吊装钢筋笼、吊装接头管、下锁口管、浇筑墙体混凝土等方面对超深地下连续墙施工成套施工工艺展开研究，研究成果可指导现场施工。

1 工程概况

1.1 工程简介

襄阳市东西轴线道路工程鱼梁洲段项目路线全长5400m，西汊轴线干坞自K9+737～K10+183总长度为446m，地下连续墙支护段起止桩号为K9+777～K10+183总长度406m，其中深度为76m超深地下连续墙17槽，墙厚均100cm，其中14m为钢筋混凝土，55m为素混凝土，空孔7m。

1.2 施工技术难点

经分析该工程超深地下连续墙施工具有以下难点：

（1）施工段地质为砂卵石地层，透水性大，槽壁稳定性能差，在施工过程中极易造成塌孔等现象。

（2）由于地下连续墙深度大且为隐蔽工程，因此施工可控性小，在成孔过程中，垂直度控制难度大。

（3）该工程地下连续墙成槽深度大，钢筋笼重量大，使得钢筋笼下放困难。

（4）施工中混凝土的绕流，使得项目的施工成本增加，同时成槽机在抓接头部位的时候较为困难。

2 主要施工方法

2.1 总体方案及流程

超深地下连续墙工程采用跳槽逐幅施工，液压抓斗成槽施工，槽段开挖时制备优质泥浆，钢筋笼吊装采用履带式起重机，双导管水下灌注混凝土，考虑在基坑开挖时地下连续墙在外侧水土压力作用下会向内位移变形，为确保后期基坑结构的净空，地下连续墙施工时中线轴外放80mm，墙体间采用工字钢接头，接头外靠圆形接头管。

2.2 槽段划分

依据设计图纸、地质条件、现场周边环境以及液压抓斗每抓最大长度合理确定每幅槽段宽度，其中液压抓斗每抓最大长度达2.93m，槽段标准长段幅宽确定为6m，为确保槽壁的稳定，避免塌孔，特殊地段可缩短槽段宽度。

2.3 泥浆制备

在地下连续墙挖槽过程中，泥浆具有护壁、携渣、冷却机具和切土润滑的作用，高质量的泥浆不仅可以稳定槽壁，还可以降低工程成本，是保证挖槽成功的关键。该工程根据泥浆配合比采用旋流立式高速搅拌机制备泥浆，泥浆制备完成搅拌均匀后，放入储浆池内，待24h后，膨润土颗粒充分水化膨胀，即可泵入循环池，以备使用。泥浆循环可以提高二次利用率，减少废浆排放量，该项目始终将环境保护放在重要位置，为防止泥浆污染，采用机械处理和重力沉浆处理相结合的方法处理。

2.4 导墙施工

为保护槽口及保证槽段位置的准确性、成槽垂直度、支撑施工设备及钢筋笼的接长，防止槽壁顶部的坍塌等，地下连续墙施工前设置导墙。导墙采用梯形断面形式，设计为钢筋砼结构，墙高1.5m，墙顶高程和施工便道顶标高齐平，导墙采用分段明挖法施工，立模浇筑，为有效控制地下连续墙垂直度偏差，在对导墙进行施工中将中心线往基坑外放大80mm[2]。

2.5 成槽施工

地下连续墙采用SG70型液压式抓斗成槽机成槽，施工时根据顺序分“首开幅槽段（钢筋笼两侧均有工字钢接头）”“单边幅槽段（钢筋笼一侧有工字钢接头）”和“闭合幅槽段（钢筋笼无工字钢接头）”，施工时采用跳跃间隔开挖的方法，先施工首开幅槽段，然后施工闭合幅槽段或单边幅槽段。成槽过程中，先施工转角处“L”形槽段，再施工其相邻的槽段。

槽段采用三抓成槽法开挖成槽，如图1所示，即每幅连续墙施工时，先抓两侧土体，后抓中心土体。成槽施工时，操作人员下放抓斗到位，时时查看操作室内偏移可视表盘，发现水平位置或倾斜度偏差过大时，通过布设在抓斗配重板上的12块液压调节块进行调整，直至抓斗所处的平面位置及倾斜度均满足要求后，方可进行开挖施工。同时，在抓土中悬吊机具的钢索不能松弛，要使钢索呈垂直张紧状态，以保证其垂直度，挖出土方由自卸车运至指定弃土场。

2.6 接头处理

图1 单个槽段三抓成槽示意图

接头部位为地下连续墙防水的关键，该工程接头采用工字钢，首开幅两侧均设工字钢接头，单边幅单侧设工字钢接头，闭合幅不设工字钢接头。工字钢设计板厚12mm，在胎架上加工成型后，安装在钢筋笼上，与钢筋笼一起下放至槽内，如图2所示。

图2 接头处理示意图

为了防止地下连续墙浇筑混凝土时发生绕流，工字钢接头两边采用100cm宽、0.3mm厚的镀锌钢板，下放圆形接头管，下放过程必须与槽壁垂直，槽口连接采用钢销连接，同时在挖槽时在接头部位超挖45cm，回填沙袋并捣实。接头管顶拔采用液压顶拔机在混凝土浇筑2～3h后进行，终凝后全部拔出。在混凝土浇筑后，抓斗斗体紧贴工字钢接头，将回填的砂袋清除；同时在抓斗斗体上安装30cm长的刮刀钢板，将黏附在工字钢接头内的混凝土等杂物清理干净，如图3所示。最后在钢筋笼下放前，将钢丝刷安装在抓斗上，自上而下分段将工字钢表面残留的杂物、泥皮刷洗干净，直至刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加，以免后续出现夹泥、夹渣、漏水等缺陷。

图3 刮刀钢板示意图

2.7 清底换浆

槽段挖至设计高程后，自检合格后向监理工程师报检，合格后进行清底处理，清除槽底沉渣采用沉淀法和置换法相结合的办法，采用沉淀法清底要在成槽结束0.5h后才开始。使用挖槽作业的液压抓斗直接挖除槽底沉渣。置换法采用泵吸反循环换浆，用吊车将换浆泵吊入离槽底1m处，启动换浆泵，把槽底的沉渣往上吸，同时在槽口补浆。

清孔质量检查验收在清孔结束1h后进行，用测饼和测针检测各单孔的孔底淤积厚度，同时用泥浆取样器取孔底泥浆样品进行泥浆三项指标检测，泥浆样品从距离孔底0.5m处采取，并满足以下要求：（1）槽底沉淀物淤积厚度≤10cm；（2）槽底500mm高度内泥浆比重＜1.15g/cm3，黏度为20～30s，含砂率≤7%。

2.8 钢筋笼制作与吊装

地下连续墙钢筋笼由钢筋加工厂集中加工为半成品后运至施工现场绑扎成型。为保证保护层厚度，在钢筋笼两侧焊接凸型钢片，作为定位块。竖向主筋连接采用滚轧直螺纹机械接头连接。地下连续墙上部钢筋笼长度与下部素砼段接头工字钢总长最大为76m，宽度为6.0m，高度为1.0m，计算总重量为49.2t，选用2台起重设备吊装钢筋笼，每台起重设备使用钢丝绳通过2个吊点连接扁担，然后扁担使用钢丝绳通过设置在钢筋笼上的4个吊点相连接，钢筋笼采用分节吊装。

2.9 混凝土施工

该工程地下连续墙采用C35水下混凝土，主要性能指标：入槽时坍落度为18～22cm，扩展度为45～55cm，根据单个槽段浇筑速度，控制初凝≥8h，终凝≤24h。

为保证墙体浇筑质量，采用双导管浇筑，混凝土第一次开灌导管离槽底部分的高差不大于50cm，开灌时由砼车直接对牢槽口导管进行浇筑。导管埋深不得小于2m，不超过6m。混凝土浇筑采用二个浇筑架，二根导管同时进行浇筑，每根导管上口配备小料斗，导管内放置隔水球。开灌时由多台砼车直接对准槽口小料斗进行浇筑，混凝土车内方量大于单个料斗首封混凝土方量，保证混凝土浇筑的连续性，以此保证首封混凝土封底效果。混凝土浇筑要一气呵成，不得中断，待料时间不得大于30min，并确保混凝土面上升速度不小于3m/h。导管埋深保持在2～6m，砼浇注时，随时测量砼面高度，核对砼面及导管拆去的数量，严禁拔空。

地下连续墙混凝土浇筑达到设计强度后，利用预埋检测管采用超声波进行检测，检查地下连续墙墙体混凝土的完整性。